3.固液分离由于固液悬浮液中的分散相和连续相具有不同的物理性质，故工业上一般都采用机械方法将两相进行分离。要实现这种分离，必须使分散相和连续相之间发生相对运动。根据两相运动方式的不同，机械分离可按两种操作方式进行：一、液体受限制，而固体颗粒在作相对运动的过程，包括浮选、重力沉降（通常称为沉降分离）和离心沉降（离心分离）等操作。重力沉降的推动作用是重力，一般也称为沉降分离；离心沉降的推动力主要是惯性离心力，一般也称为离心分离。二、固体颗粒受限制而液体作相对动的过程称为过滤。实现过滤操作的外力可以是重力、压强差或惯性离心力。因此，过滤又可分为重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。对于这两种机械分离，前者取决于固体颗粒和液体两相之间的密度差，而后者实现的前提是应具有过滤介质。3.1沉降利用重力沉降性质进行固液分离，由于借助的是地心引力而无须外加能量，理论上讲是最经济的方法。当然若欲达到有效的分离，首先须提供足够的沉降面积，其次为了加快固体颗粒的终端沉降速度，需采用凝聚与絮凝技术。而对于由更小的颗粒及粘度较高的溶液构成的悬浮液，仅靠絮凝技术仍难以达到固液分离的要求时，则需要人为引入离心力以增强固体颗粒沉降的推动力，即为离心沉降。3.1.1沉降分离理论沉降分离只是一个物理过程，属于过程工程中的一个单元操作。沉降速度是固液分离理论中的一个重要的基本概念。如果实现沉降过程的推动力是重力，则称重力沉降速度；若推动力为离心力则称离心沉降速度。下面着重介绍重力沉降速度的计算公式。设想一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流体介质中，若颗粒的密度ρs大于流体的密度ρ，则颗粒将在流体中作下沉运动。显然，作用于颗粒上有三种力（见图1）：●按牛顿定律，应用颗粒的沉降过程应分为两个阶段，起初为加速阶段，而后为等速阶段。等速阶段中颗粒相对于流体的速度υt称为沉降速度（terminalsettlingvelocity），它是加速阶段终了时颗粒相对于流体的速度。由于工业上沉降操作所处理的颗粒较小，因而颗粒与流体间的接触面积相对甚大，故阻力随速度增长很快，可在极短时间内便与净重力接近平衡，所以在重力沉降过程中，加速阶段常可忽略不计。于是，在式1中令a＝0后，即可导出沉降速度的计算公式：3.1.2沉降分离设备3.1.3沉降分离的应用一、水处理随着工业生产的发展，水质污染问题日益严重，用生物技术来处理废水，已成为污水处理的一个重要手段。活性污泥法处理污水是普遍采用的一种污水处理方法，其中沉降分离是使用最多的一种固液分离技术。利用沉降法处理污水，其设备简单，费用较低。二、食品工业在食品工业中，固液分离技术是必不可少的分离手段。沉降技术主要用于各类悬浮液和乳浊液的分离，如：果汁、酒类等的澄清。对一般食品悬浮液的固液分离，为了降低固液分离过程中的能耗，首先应考虑采用沉降等重力分离方法，因为此类方法主要依靠重力场的作用，分离单位质量的固液混合物消耗的能量较少。三、发酵工业在发酵工业中，将发酵液中的细胞进行收集并进行连续多次使用是一种新的发展方向，而沉降操作是其中的一种细胞分离方法。例如，在酒精发酵工业中，传统酒精发酵工艺严重污染环境。废液循环使用是减少生产过程污染物排放量的简捷途径，但是，传统的发酵工艺的本质决定了即使采用比较低的循环比，装置也很难实现稳定运行。利用现代生物技术手段使发酵性能优良的菌株具有自絮凝形成颗粒的特性，以此作为固定化细胞方法的无载体固定化细胞技术是近年来提出的新概念。絮凝颗粒酵母酒精连续发酵工艺为清液发酵，而且酵母细胞在生物反应器中实现了固定化，故酒精精馏废液能够以较大的比例甚至“全循环”直接拌料使用。这样既解决了废液污染问题，又节省了工艺过程用水，同时废液中残留的少量可发酵性糖富集后还可以继续利用。人们已通过原生质体融合的方法选育得到了发酵性能优良且具有强自絮凝能力的菌株，在发酵过程中细胞会形成自絮凝细胞颗粒，并以此作为固定化细胞的方法进行酒精发酵，与通常的各种载体固定化细胞技术相比，该方法具有简单、不消耗辅助材料、无附加成本、反应器中菌体浓度高、连续使用寿命长的优点，展示了良好的工业化应用前景。3.2离心分离3.2.1离心分离概述离心分离是利用转鼓高速转动所产生的离心力，来实现悬浮液的固液分离的技术。1924年，瑞典生物化学家TheodorSvedberg设计并制造出可以产生相当于5000倍地球引力离心力的离心机，从那时起，根据离心力进行物料的组分分离的方法便被广泛采用，并设计制造出了各种型号和功能的离心分离设备。Svedberg因其在超速离心机的设计和应用方面作出的杰出贡献而荣获1926年的诺贝尔化学奖。3.2.2离心分离理论与方法1、离心分离的先决条件和常用离心方法待分离的固体颗粒与液相之间必须存在密度